КОНСТАНТЫ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ДИССОЦИАЦИИ СУЛЬФАТОВ ЛИТИЯ, НАТРИЯ И КАЛИЯ В ВОДНО-ИЗОПРОПАНОЛЬНЫХ РАСТВОРАХ
Аннотация
При введении изопропилового спирта в насыщенные водные растворы сульфатов лития, натрия и калия при 25 °С изменяются физико-химические свойства изученных систем Li2SO4-H2O-C3H7OH, Na2SO4-H2O-C3H7OH и K2SO4-H2O-C3H7OH. При этом понижаются плотность растворов и содержание солей в водно-изопропанольных растворах вследствие уменьшения растворимости солей. Показано, что при варьировании объемного содержания спирта от 0 до 90% растворимость Li2SO4 снижается в 1280 раз, Na2SO4 – в 548 раз, K2SO4 – в 278 раз. Добавки спирта влияют также на степень электролитической диссоциации соли в водно-изопропанольных растворах. Для изучения электрохимических свойств солей использован кондуктометрический метод, основанный на измерении зависимости молярной электропроводности растворов от концентрации соли. В водных растворах сульфаты щелочных металлов проявляют свойства сильных электролитов и практически нацело диссоциируют на ионы. При объемном содержании изопропанола в растворе более 30% сульфаты щелочных металлов начинают проявлять свойства слабых электролитов, о чем свидетельствует корреляция молярной электропроводности разбавленного раствора с концентрацией соли под уравнением, описывающим состояния слабых электролитов. Из трансформаций экспериментальных данных в координатах данного уравнения определены значения констант электролитической диссоциации изученных солей, которые изменяются в пределах от (8,30 ± 0,01)·10-5 до (4,35 ± 0,01)·10-8 (моль/л)2 при варьировании содержания спирта от 30 до 90 % объемных. Показано, что добавки изопропанола снижают константу (значит и степень) электролитической диссоциации сульфатов щелочных металлов: чем выше концентрация спирта в растворе, тем слабее становится соль в качестве электролита. Значение константы электролитической диссоциации зависит от природы соли: при увеличении размера катиона сульфатов константа электролитической диссоциации снижается.
Литература
Meshkova A. A., Safonova V. D., Hartman T. N. Development of procedures for calculation of chemical and technological schemes taking into account the reactions of dissociation of electrolytes in inorganic systems. Usp. Khim. Khim. Tekhnol. 2014. V. 28. N 2 (151). P. 24-27 (in Russian).
Smotrov M.P., Umetchikov V.A., Danilina V.V., Cherkasov D.G. Phase equilibrium and solubility of the components in a binary sys-tem water–dipropylamine. Izv. Sarat. Un-ta. Nov. ser. Ser. Khimiya. Biologiya. Ekologiya. 2018. V. 18. N 4. P. 378-382 (in Russian). DOI: 10.18500/1816-9775-2018-18-4-378-382.
Cherkasov D.G., Chepurina Z.V., Kursky V.F., Ilyin K. Topological transformation of phase diagram of the section 1 of the tetrahedron composition quadruple system system potassium nitrate – water – pyridine – butyric acid in the range of 5-60 °C. Izv. Sarat. un-ta. Nov. ser. Ser. Khimiya. Biologiya. Ekologiya. 2016. V. 16. N 3. P. 262-269 (in Russian). DOI: 10.18500/1816-9775-2016-16-3262-269.
Smotrov M.P., Cherkasov D.G., Il'in K.K. Phase equilibria and сritical зhenomena in the cesium nitrate – water – pyridine ternary system. Russ. J. Inorg. Chem. 2017. V. 62. N 3. P. 386-390. DOI:10.1134/S003602361703015.
Smotrov M.P., Ovchinnikova L.S., Cherkasov D.G. Crystallization in a triple liquid system water-pyridine-butyric acid. X international scientific conference " Kinetics and mechanism of crystallization. Crystallization and next generation materials". July 1-6. 2018. Suzdal. P. 408 (in Russian).
Danilina V.V., Umetchikov V.A., Il'in K.K., Cherkasov D.G. Extractive crystallization of salts in the ternary system potassium formate–water–diisopropylamine. X inter-national scientific conference "Kinetics and mechanism of crystallization. Crystallization and next generation materials". July 1-6. 2018. Suzdal. P. 408-409 (in Russian).
Cherkasov D.G. Chepurina Z.V., Il'in K.K. Topological transformation of phase diagram of the section 2 composition tetrahedron of the quaternary system potassium nitrate – water – pyridine – butyric acid in the range of 5-60°C. Izv. Sarat. Un-ta. Nov. ser. Ser. Khimiya. Biologi-ya. Ekologiya. 2018. V. 18. N 3. P. 278-284 (in Russian). DOI: 10.18500/1816-9775-2018-18-3-278-284.
Mezhueva M.A., Danilina V.V., Cherkasov D.G. Effect of sodium nitrate on the phase behavior of the binary system water–dipropylamine in the interval 17.0-90.0°. Modern problems of theoretical and experimental chemistry: Interuniversity collection. Collection of articles. XIII Int. Conf. young scientists with international participation. Saratov: Izd. dom "Saratov source". 2018. P. 10-12 (in Russian).
Kuchuk V.I., Shirokova I.Yu., Golikova E.V. Physical and chemical properties of water-alcohol mixtures of homological series of lower aliphatic alcohols. Khim. Fizika. Stekla. 2012. V. 38. N 5. P. 625-632 (in Russian).
Martins J.P., Carolina de Paula Carvalho, Luis Henrique Mendes da Silva, Jane Sélia dos Reis Coimbra, Maria do Carmo Hespanhol da Silva, Guilherme Dias Rodrigues, Luis Antonio Minim. Liquid– quadruple system. J. Chem. Eng. Data. 2008. V. 53. N 1. P. 239. DOI: 10.1021/je700538z.
Nabiev A.A. Solubility of sodium sulfate in aqueous isopropanol solutions at 250C. Materials of the XX international scientific and practical conference named after Prof. L.P. Kulev students and young scientists "Chemistry and chemical technology". May 20-25. 2019. Tomsk. P. 260-261 (in Russian).
Borisov I.M., Nabiev A.A., Mukhamedyanova A.A., Soliev L., A. F. Toshow, Musodzhonova. J.M. Electrolytic dissociation of sodium sulfate in aqueous ethanol solutions. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2017. V. 60. N 6. P. 59-64 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.2017606.5535.
Borisov I.M., Nabiev A.A. Constant of electrolytic dissociation of lithium, sodium and potassium sulphates in aqueous ethanol solutions. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2020. V. 63. N 2. P. 26-31 (in Russian).
Monakhova Y.B., Rubtsov E.M., Varlamov T.M., Mushtakova S.P. Association in solutions of monohydroxy alcohols and their mixtures with water. Zhurn. Fiz. Khimii. 2012. V. 86. N 3. P. 449-455 (in Russian).
Ajaya B., Kumar S.S. Effects of Concentration and Relative Permittivity on the Transport Properties of Sodium Chloride in Pure water and Ethanol-Water Mixed Solvent Media. Res. J. Chem. Sci. 2011. V. 1(6). P. 48-52.
Apelblat. A New Look on the Representation of Electrical Conductivities in Mixed Solvents. The Universal Curves of Limiting Conductances of Electrolytes and the Modified and the Excess Walden Products. Acta Chim. Slov. 2009. V. 56. P. 1–17.
Kochetkov O.S. Fundamentals and microscopic analysis. Ukhta: USTU. 2006. 35 p. (in Russian).
Interstate Council for standardization, Metrology and Certification. DRINKING WATER methods for determining the content of sulphates.: Inter-state standard GOST 31940-2012 (in Russian).
Brusentseva L.Yu., Kudryashova A.A. Short reference book of physical and chemical quantities of some inorganic and organic compounds. Samara: NOU VPO media "REAVIZ". 2011. 68 p. (in Russian).
Artemkina J.M., Ponamareva T., Kirillov A.D., Shcherbakov V.V. Physico-chemical properties of solutions and inorganic substances. Sb. scientific. tr. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia. 2008. V. 182. P. 83-98 (in Russian).
Franks F. Water: 2nd edition a matrix of life. Cambridge: Royal society of chemistry. 2000. 236 p.
Handbook on solubility. V.1. Binary system. Book 1. M. L.: 1961. 960 p. (in Russian).
Seidell A., Linke W.F. Solubilities of inorganic and organic compounds. New-York: Van Nostrand. 1952. 1254 р.
Allakhverdov G. R. The equation for the conductivity of strong electrolytes solutions. Dokl. Akad. Nauk. 2014. V. 456. N 3. 287 p. (in Russian).
Krizhanovsky A.V., Nenno E.S., Skripchenko R.M. System Na2SO4-(CH3)2CO – H2O. Zhurn. Neorg. Khim. 1972. V. 17. N 9. P. 2526-2530 (in Russian).
Krizhanovsky A.V., Nenno E.S. System Na2SO4-C4H8О2 – H2O. Zhurn. Neorg. Khim. 1973. V. 18. N 8. P. 2262-2265 (in Russian).
Toro J.C.O., Dobrosz-Gomez I., Garcia M.A.G. Sodium sulfate solubility in (water+ethanol) mixed solvents in the presence of hydrochloric acid: Experimental measurements and modeling. Fluid Phase Equilibr. 2014. V. 384. P. 106-113.
Damaskin B.B., Petrov O.A. Tsyrlin G. A. Electrochemistry. M.: Khimiya, KolosS. 2006. 672 p. (in Russian).
Svarovskaya N.A., Kolesnikov I.M., Vinokurov V.A. Electrochemistry of solutions of electrolytes. Part I. Electrical conductivity: tutorial. M.: Gubkin Russian State University of Oil and Gas (NIU). 2017. 66 p. (in Russian).
